• Author / Uploaded
• jahzeel jimenez Rios

Citation preview

SOLUCIONARIOEXAMEN PARCIAL DOCENTE: MSC. ING. JOSE LUIS VILLAVICENCIO ALUMNO: CASTRO ESPINOZA, CHRISTIAN EDGARDO

DINAMICA ESTRUCTURAL

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PARTE TEORICA 1. Se utilizaría la norma E030 para torres de energía, bajo que consideraciones. Si, para estructuras cuyo comportamiento sísmico sea diferente al de las edificaciones se puede usar la norma en lo que sea aplicable, teniendo en cuenta las condiciones de estudio geotécnico donde se cimentara la estructura. 2. En una construcción de adobe se puede presentar sistemas de transferencia, ¿porque? No, porque los elementos estructurales del adobe son los muros y esos son continuos y no presenta diafragma rígido. 3. Se puede presentar de líneas sucesivas de resistencia en construcciones de tapial, ¿porque? No, la redundancia estructural (líneas sucesivas de resistencia) permiten la redistribución de las fuerzas internas a las que se encuentra sometida la estructura en caso de fallas en elementos estructurales, las paredes de tapial al fallar sería grave y la estructura colapsa, caso muy diferente para la caso de un sistema dual, donde si fallan las placas la segunda línea de resistencia serían los pórticos. 4. Dentro de los parámetros de sitio defina TL TL: periodo del suelo que define el inicio de la zona del factor C con desplazamiento constante.

5. ¿Para obtener el periodo de la estructura, será necesario conocer el periodo del suelo, porque? No, el periodo de la estructura depende de la masa y la rigidez de la estructura. 6. Mencione cuales serían las consideraciones para los valores que presenta las derivas según la norma E030 Para estructuras regulares los desplazamientos laterales se calcularan multiplicando por 0.75R los resultados obtenidos del análisis lineal y elástico. Para estructuras irregulares los desplazamientos laterales se calcularan multiplicando por R los resultados obtenidos del análisis lineal elástico. El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso (distorsión):

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 7. Defina y realice un esquema sobre irregularidad extrema de rigidez La distorsión de entrepiso es mayor que 1.6 veces el correspondiente valor del entrepiso inmediato superior, o es mayor que 1.4 veces el promedio de las distorsiones de entrepiso en los tres niveles superior adyacentes. 1.6V

8. La norma E030 se podría aplicar a una estructura de adobe con techo aligerado, ¿Por qué? No, el techo aligerado sobre una estructura de adobe no presenta diafragma rígido. El techo y los muros están separados 9. ¿Qué es grado de libertad y una estructura de tres pisos que presenta irregularidad torsional, cuantos grados de libertad tendrá? Grado de libertad es la posición de un sistema dinámico en cualquier instante de tiempo, si tiene diafragma rígido en la estructura se considera 3 GL por piso, por lo tanto para una estructura de tres pisos se tendrá 9 GL 10. En qué caso las columnas de una construcción aporticada de un piso tendrán diferente altura En el caso que se tenga un mezanine. 11. De las irregularidades estructurales en planta, defina esquina entrante y realice un esquema La estructura se define y califica como irregular cuando tiene esquinas entrantes cuyas dimensiones en ambas direcciones son mayores que el 20% de la correspondiente dimensión total en planta.

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 12. ¿Cuánto será la junta sísmica de dos construcciones de un piso de una de adobe y el otro de tapial, porque? La E030 indica que toda estructura debe estar separada de las estructuras colindantes, desde el nivel del terreno natural, una distancia mínima s para evitar contacto durante un movimiento sísmico. (h: altura medida desde el nivel de terreno natural.)

13. A su parecer ¿Qué tipos de suelos están considerados en el perfil S3? Corresponde a los suelos flexibles con velocidades de propagación de onda de corte (Vs), menor o igual a 180 m/s, incluyéndose en los casos en los que se cimienta sobre: -

Arena media a fina, o grava arenosa

-

Suelo cohesivo blando

-

Cualquier perfil que no corresponda al tipo S4 y que tenga más de 3m de suelo con índice de plasticidad mayor que 20, contenido de húmeda mayor que 40%, resistencia al corte en condición no drenada menor que 25 kPa.

14. Por un momento, usted es ingeniero, va a trabajar como residente, y el proyecto no presenta junta sísmica, ¿qué haría ante esa situación, porque? Informar al supervisor inmediatamente, e indicar una reformulación del proyecto completo para que pueda iniciarse la obra de manera correcta y sin errores. 15. Se puede considerar diafragma rígido una construcción que presenta una losa aligerada de 12cm espesor. No existe losa aligerada de 12 cm, por lo tanto no hay diafragma rigidol. 16. Que sucedería si por error se elige un factor de irregularidad a una estructura que no le corresponde según la norma E030 La fuerza cortante en la base podría aumentar o disminuir lo que llevaría a una mala distribución de la fuerza sísmica en altura y un mal diseño y análisis de los elementos estructurales. Se estaría sobre dimensionando o sub dimensionando la estructura. 17. Si una estructura de tapial no presente alineamiento en sus elementos estructurales, se puede decir que presenta irregularidades, ¿Por qué? Si, al realizar el análisis, la estructura tendría una irregularidad de Sistemas No Paralelos. Además la norma es para todo tipo de sistema estructural. 18. Se puede tener la consideración de diafragma rígido en un nivel de piso que presenta la mitad losa maciza y la otra mitad del piso losa aligerada, ¿Por qué?

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Si, se tomaría como diafragma rígido solo con una irregularidad de Discontinuidad de diafragma por el cambio de rigidez de dichos elementos. El concreto da la condición de diafragma rigido. 19. Se podría considerar un sismo en tres direcciones en planta, para una construcción de albañilería confinada al 100%, ¿porque? No, se debe considerar un modelo que tome en cuenta la interacción entre muros en direcciones perpendiculares (muros en H, muros en T y muros en L) (según reglamento) Pero sin su exigencia se le puede poner cualquier dirección. 20. Podría un fiscal anticorrupción interpretar y utilizar la norma E030 ¿Por qué? No, es el ingeniero civil quien está capacitado para interpretar y utilizar con fines de diseño y análisis la Norma E-030.

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PARTE PRÁCTICA 1. Determinar el K equivalente del sistema mostrado en la figura. Datos K1=1500 kg/cm, K2=2500 kg/cm, K3=3500 kg/cm

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

K1 1500

Keq1 Keq2 Keq3 Keq4 Keq5 Keq6 Keq7 Keq8 Keq9 Keq10 Keq11

K2 2500

K3 3500

TIPO RESULTADO SERIE 937.50 SERIE 1458.33 PARALELO 6000.00 PARALELO 5500.00 PARALELO 7500.00 PARALELO 5500.00 PARALELO 8000.00 PARALELO 6500.00 PARALELO 11000.00 PARALELO 11000.00 PARALELO 9500.00

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

Keq12 Keq13 Keq14 Keq15 Keq16 Keq17 Keq18 Keq19 Keq20 Keq21 Keq22

PARALELO PARALELO SERIE PARALELO SERIE PARALELO SERIE PARALELO SERIE PARALELO SERIE

6937.50 10437.50 860.23 8395.83 1272.63 11860.23 868.82 6772.63 823.51 11868.82 868.87

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

Keq23 Keq24 Keq25 Keq26 Keq27 Keq28 Keq29

PARALELO SERIE PARALELO SERIE PARALELO SERIE PARALELO

14323.51 1323.57 7368.87 831.69 6823.57 1229.68 10061.37 kg/cm

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2. Para la planta que se muestra en la figura se pide determinar el número de elementos resistentes en ambas direcciones de tal manera que se cumplan las normas sísmicas, sabiendo que: Losa e=0.20m F’c= 280 kg/cm2 Fy= 4200 kg/cm2 muros e=0.15m Número de pisos: 1 σt= 1.20 kg/cm2 uso viviendas Verificar irregularidad de esquina entrante Discontinuidad de diafragma rígido Vigas redimensionar con L/14 uniformizar en ambas direcciones Altura libre de entre piso = 3.0 mt. Df= 1.20 mt. Columnas Pre dimensionar con interior Porcentaje de Área libre= 15%

L1= ESPINOZA L2= CASTRO L3= CHRISTIAN AREA TOTAL= AREA LIBRE (15%)= usaremos

8 6 9 307.50 m2 46.125 m2 46.50 m2

Dado que σt= 1.20 kg/cm2 < 1.50kg/cm2, entonces se usara Viga de Cimentación. VIGA CIMENTACION Pre dimensionamos el peralte: 𝑙 ℎ = , 𝑙: 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑦 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟. 7 3.5 𝑙 = 3.5 𝑚 → ℎ = = 0.50 𝑚 7 La altura de columna será: H= 3.10 m

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

VIGAS Pre dimensionamos el peralte: 𝐿 ℎ= , 𝑙: 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎𝑠 (𝑚𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎). 14 5.10 𝑙 = 5.10 𝑚 → ℎ = = 0.364 ≅ 0.40𝑚 14 ℎ ≤ 2.5𝑏 , 𝑠𝑖 𝑏 = 0.25 𝑂𝐾 COLUMNAS

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑎𝑖𝑎 = 22.09 𝑚2 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑃 = 𝐴𝑡𝑟 ∗ 1.0 = 22.09 𝑚2 𝑚2 𝑃 22.09 𝐴𝑐𝑜𝑙 = = = 233.75 𝑐𝑚2 ≤ 625𝑚2 (𝐴𝑐𝑜𝑙 min) 0.45𝑓 ′ 𝑐 0.45 ∗ 210 ∗ 0.001 𝑺𝒆𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒍𝒖𝒎𝒏𝒂 𝒔𝒆𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝟐𝟓𝒄𝒎 𝒙 𝟐𝟓𝒄𝒎

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

HALLAR INERCIAS Y Ec 𝐸𝑐 = 15000√𝑓 ′ 𝑐 (Tn/m2) Ec= RIGIDEZ 𝑏 ∗ ℎ3 𝐼𝑥 = 12 Ixx=Iyy=

2509980.08 tn/m2

ℎ ∗ 𝑏3 𝐼𝑦 = 12 0.000325521 m4

12𝐸𝐼 𝐻3 329.11 tn/m

𝐾𝑐𝑜𝑙 = Kcol=

𝐾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = #𝑐𝑜𝑙 ∗ 𝐾𝑐𝑜𝑙 Ktotal=

6582.26

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL METRADO DE CARGAS DATOS: Peso específico concreto= Tabiquería Pe= Acabados w= Aligerado w= S/C(azotea) 25%

2.40 1.80 0.10 0.30 w=

tn/m3 tn/m3 tn/m2 tn/m2 0.1 tn/m2

VIGAS Peso x ml (Tn/m)

N° de Elementos

Longitud (m)

Peso (Tn)

VIGAS VX & VY

b (m)

h (m)

Vyy (.25x0.40)

0.25

0.40

0.240

8

5.100

9.792

Vyy (.25x0.40)

0.25

0.40

0.015

8

5.150

0.618

Vxx(.25x0.40)

0.25

0.40

0.010

10

3.500

0.350

Vxx (.25x0.40)

0.25

0.40

0.030

5

4.000

0.600

Peso Total por Piso GEOMETRIA

b (m)

C (25x25)

0.25

11.360

COLUMNAS EN PRIMER PISO Peso x ml N° de h (m) (Tn/m) Elementos

Altura (m)

Peso (Tn)

0.25

3.100

4.650

0.150

20

Peso Total por Piso

4.650

LOSA

LX (m)

LOSAS ALIGERADAS LY Peso x m² N° de (m) (Tn/m²) Paños

e = 12 cm

5.10

3.50

0.300

4

17.850

21.42

e = 12 cm

5.10

4.00

0.300

2

20.400

12.24

e = 12 cm

5.15

3.50

0.300

4

18.025

21.63

e = 12 cm

5.15

4.00

0.300

2

20.600

12.36

AREA (m²)

Peso Total por Piso TIPO

LX (m)

LY (m)

ACABADOS Peso x m² (Tn/m²)

Concreto Arm.

-

-

0.100

Peso (Tn)

67.65

Altura

AREA (m²)

Peso (Tn)

-

261.000

26.100

Peso Total por Piso

26.100

TABIQUERIA Muros e = 13 cm

LOSA e = 12 cm PESO TOTAL =

LX (m)

LY (m)

Peso x m3 (Tn/m3)

Altura

Perimetro (m²)

Peso (Tn)

1.80

1.2

67.5

18.954

%

AREA (m²)

Peso (Tn)

25%

261

12.00 21.75

LX (m)

LY (m)

SOBRECARGAS Peso x m² (Tn/m²)

12.00 21.75 135.24 Tn

0.10

6.525

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 𝑃𝑒𝑠𝑜𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 135.24 𝒔𝟐 = = 𝟏𝟑. 𝟕𝟗 𝒕𝒏. 𝑔 9.81 𝒎 Periodo admisible (Ct=35, pórticos concreto armado sin muros de corte) 𝐻 3.10 𝑇𝑎𝑑𝑚 = = = 𝟎. 𝟎𝟖𝟖𝟓𝟕𝟏 𝒔𝒆𝒈 𝐶𝑡 35 Periodo de la estructura 𝑚=

𝐾 6582.26 =√ = 21.84 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑔 𝑚 13.79 2𝜋 𝑇𝑒 = = 𝟎. 𝟐𝟖𝟕𝟕 𝒔𝒆𝒈 𝜔𝑒 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜: 𝑇𝑒 > 𝑇𝑎𝑑𝑚 → 𝑅𝐼𝐺𝐼𝐷𝐼𝑍𝐴𝑅 CONSIDERANDO LA ESTRUCTURA COMO UN SISTEMA DUAL Ct= 60 𝐻 3.10 𝑇𝑎𝑑𝑚 = = = 𝟎. 𝟎𝟓𝟏𝟔 𝒔𝒆𝒈 𝐶𝑡 60 2𝜋 𝜔𝑒 = = 121.7671 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑔 𝑇𝑎𝑑𝑚 𝜔𝑒 = √

𝐾𝑒𝑡 𝜔𝑒 = √ → 𝐾𝑒𝑡 = 121.76712 ∗ 𝑚 𝑚 𝐾𝑒𝑡 = 121.76712 ∗ 13.79 = 𝟐𝟎𝟒𝟒𝟔𝟕. 𝟒𝟓𝟓𝟒 𝐾𝑒𝑡 = 𝐾𝑐 + 𝐾𝑝𝑙 → 𝐾𝑝𝑙 = 𝐾𝑒𝑡 − 𝐾𝑐 𝑲𝒑𝒍 = 𝐾𝑒𝑡 − 𝐾𝑐 = 𝟏𝟗𝟕𝟖𝟖𝟓. 𝟏𝟗𝟓𝟒 CONSIDERANDO 4 PLACAS EN CADA DIRECCION ESPESOR e=0.15m DE LONGITUD L 0.15𝐿3 4 ∗ 12 ∗ 2509980.08 ∗ 12 12𝐸𝐼 𝑲𝒑𝒍 = 4 ∗ ′3 → 197885.1954 = (3.10 − 0.20)3 𝐻 𝑳 = 𝟏. 𝟒𝟕𝟒𝟑 ≅ 𝟏. 𝟓𝟎 𝒎. VERIFICACION PLACAS EN EL PRIMER PISO Peso x N° de L (m) ml Elementos (Tn/m)

GEOMETRIA

e (m)

Pxx(25x25)

0.15

1.50

0.540

Pyy(25x25)

0.15

1.50

0.540

Altura (m)

Peso (Tn)

4

2.900

3.132

4

2.900

3.132

Peso Total por Piso PESO TOTAL =

6.264

141.50 Tn

𝑚=

𝑃𝑒𝑠𝑜𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 141.50 𝒔𝟐 = = 𝟏𝟒. 𝟒𝟐 𝒕𝒏. 𝑔 9.81 𝒎

RIGIDEZ TOTAL 𝐾𝑒𝑡 = 𝐾𝑐 + 𝐾𝑝𝑙 12𝐸𝐼 𝒕𝒏 𝑲𝒑𝒍 = 4 ∗ ′3 = 𝟐𝟎𝟖𝟒𝟎𝟏. 𝟕𝟐 𝐻 𝒎 𝒕𝒏 𝑲𝒆𝒕 = 𝑲𝒄 + 𝑲𝒑𝒍 = 𝟐𝟏𝟒𝟗𝟖𝟑. 𝟗𝟖 𝒎

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Periodo de la estructura 𝐾 214983.98 𝜔𝑒 = √ = √ = 122.10 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑔 𝑚 14.42 𝟐𝝅 𝑻𝒆 = = 𝟎. 𝟎𝟓𝟏𝟒 𝒔𝒆𝒈 𝝎𝒆 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜: 𝑻𝒆 < 𝑻𝒂𝒅𝒎 → 𝑶𝑲 VERIFICANDO DESPLAZAMIENTO 𝑈𝑚𝑎𝑥 = 𝑈𝑒𝑠𝑡 ∗ 𝐹𝐴𝐷 𝑚 14.42 𝑈𝑒𝑠𝑡 = 0.35𝑔 ∗ = 0.15 ∗ 9.81 ∗ = 9.87 ∗ 10−5 𝑚 𝑘 214983.98

𝑇𝑑 0.10 = = 1.95 → 𝐹𝐴𝐷 = 1.10 𝑇 0.0514

1.95 Irregularidad por esquina entrante: no tiene, es totalmente simétrico el edifico Discontinuidad de Diafragma Rígido: no está presente en esta estructura.

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

Se concluye que es una estructura REGULAR Ia y Ip toman valor de la unidad al no existir irregularidades en la estructura. 𝑈𝑚𝑎𝑥 = 𝑈𝑒𝑠𝑡 ∗ 𝐹𝐴𝐷 𝑈𝑚𝑎𝑥 = 9.87 ∗ 10−5 𝑚 ∗ 1.10 = 0.000108 Coeficiente básico de reducción: 𝑼𝒎𝒂𝒙 = 0.000108 ∗ 0.75 ∗ 8 = 0.00065 𝑚 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟓 𝒄𝒎

∆ = 𝟎. 𝟎𝟎𝟕 → ∆= 𝟎. 𝟎𝟎𝟕 ∗ 𝟑. 𝟏 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟏𝟕 𝒎 = 𝟐. 𝟏𝟕 𝒄𝒎 > 𝑼𝒎𝒂𝒙 𝑶𝑲 𝑯 Por lo tanto se necesitan 4 placas por cada dirección, colocadas en las esquinas de la edificación y de una longitude de 1.50 m

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL